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Krankheitsresistente Reissorten durch Genomeditierung
Das „Healthy Crops“-Konsortium, ein internationales Team von Forschenden, zu dem auch die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) gehört, hat in Kooperation mit der Kenya Agricultural and Livestock Research Organization (KALRO) eine innovative Strategie zur Bekämpfung der bakteriell verursachten Reiskrankheit Weißblättrigkeit (Bacterial Blight, kurz BB) mithilfe Genomeditierungstechnologie entwickelt. Wenn die BB-resistenten Reissorten zur Verwendung durch Landwirte in Kenia zugelassen werden, werden in den betroffenen Reisanbaugebieten eine Reduzierung der krankheitsbedingten Ertragsverluste und eine erhöhte Produktivität erwartet
Der Reisanbau ist für die Ernährungssicherheit und die wirtschaftliche Entwicklung in vielen Ländern, insbesondere in solchen mit niedrigem und mittlerem Einkommen, von zentraler Bedeutung. Reis ist das zweitwichtigste Grundnahrungsmittel in Ostafrika. Sein Verbrauch in den Ländern der Ostafrikanischen Gemeinschaft (East African Community, kurz EAC) liegt bei 1,8 Millionen Tonnen pro Jahr.
Mitglieder des Healthy Crops-Teams hatten 2019 einen Ausbruch von BB in Tansania festgestellt, der durch invasive asiatische Varianten des Bakteriums Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) verursacht wurde. Das Bakterium breitet sich rasch aus und verursacht Ertragsverluste von geschätzt 13 bis 20 Prozent.
Dr. Emily Gichuhi von KALRO erklärt: „In Folge des Klimawandels sind Reiskrankheiten, darunter auch BB, schon seit einiger Zeit in kenianischen Reisanbaugebieten auf dem Vormarsch. Dadurch erhöhen sich die Produktionskosten für Landwirte, was wiederum zu niedrigeren Renditen führt.“
Dr. Daigo Makihara und Dr. Moto Ashikari von der japanischen Nagoya-Universität (NU), Wissenschaftler der „Wonder Rice Initiative for Food Security and Health“ (WISH), arbeiten eng mit Dr. Gichuhi und ihrem Team zusammen, um neue afrikanische Reissorten zu entwickeln. Dr. Makihara erklärt: „Durch die internationale Verbreitung von unterschiedlichen Nutzpflanzensorten sind wir zunehmend damit konfrontiert, dass Pflanzenkrankheiten in Regionen auftreten, in denen sie bisher keine Rolle spielten.“
Die Forschenden von Healthy Crops setzen bei der Nährstoffversorgung der Krankheitserreger an. Die Xoo-Bakterien besitzen einen Satz von „Schlüsseln“, die die „Speisekammer“ der Pflanzen öffnen können: Injiziert das Bakterium ein solches „Schlüssel“-Protein in Reiszellen, führt dies zur gesteigerten Produktion eines Transporters, der Zucker in der unmittelbaren Umgebung der Bakterien freisetzt. Der Nährstoff dient ihnen nun als Nahrung und ist essentiell für die Vermehrung und Virulenz der Bakterien. Wenn aber die Bakterien den Zucker nutzen, steht er der Pflanze nicht mehr zur Verfügung, wodurch diese letztlich abstirbt.
Das Forschungsteam konnte durch Genomeditierung die „Schlösser“ verändern und so die Pflanzen resistent gegen alle derzeit in Asien und Afrika vorkommenden Xoo-Stämme machen.
Prof. Dr. Bing Yang von der Universität von Missouri, der den Editierungsansatz entwickelt hat: „Die Kombination von zwei unterschiedlichen Enzymsätzen bei der Editierung ermöglichte die Entwicklung einer robusten Resistenz.“
Der Import dieser editierten Elitereissorten wurde durch die Bereitstellung von Richtlinien zur Genomeditierung ermöglicht, die von der Nationalen Biosicherheitsbehörde Kenias (NBA) entwickelt und 2022 veröffentlicht wurden.
Dr. Marcel Buchholzer, Koordinator des „Healthy Crops“-Projekts an der HHU, erklärt: „Jetzt ist es möglich, diese mit modernen biotechnologischen Methoden an der HHU entwickelten Reislinien in Kenia zu evaluieren.“
Das Healthy Crops-Team umfasst Wissenschaftler von der HHU in Deutschland, des KALRO in Kenia, der Nagoya Universität in Japan, den Universitäten von Florida und Missouri in den USA, des CIAT in Kolumbien, des IRD in Frankreich und ICAR in Indien. Prof. Dr. Wolf B. Frommer, Sprecher des Projekts an der HHU: „Das Projekt hat das Ziel, Kleinbauern durch wissensbasierte Ansätze zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten vor Ernteverlusten zu schützen.“
Die HHU wird im Rahmen des Healthy Crops-Projektes von der Gates Foundation (Investitions-ID: INV-063189) und der Alexander von Humboldt-Stiftung unterstützt.
Weitere Informationen: www.healthycrops.org
https://www.eac.int/overview-of-eac
https://doi.org/10.15252/embr.202357596
https://www.biosafetykenya.go.ke/
Wissenschaftler von KALRO nehmen Proben von den riesigen Reisfeldern in Kenia, um sie nach pathologi ...
Emily Gichuhi
Infizierte Reisfelder in Kenia. Rechts: Mit Weißblättrigkeit infizierten Reispflanzen.
Mwathi Jane Wamaitha
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Biologie, Tier / Land / Forst, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsprojekte
Deutsch
Wissenschaftler von KALRO nehmen Proben von den riesigen Reisfeldern in Kenia, um sie nach pathologi ...
Emily Gichuhi
Infizierte Reisfelder in Kenia. Rechts: Mit Weißblättrigkeit infizierten Reispflanzen.
Mwathi Jane Wamaitha
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